Zachte magnetische amorfe C--type kern voor elektrische transformatoren

Wat is een amorfe C-type kern?

Een amorfe kern van het C--type is een gewikkelde magnetische kern gemaakt van een lint van een amorfe legering dat na het uitgloeien in twee C--vormige helften wordt gesneden en vervolgens plat wordt geslepen op de snijvlakken. De twee helften worden opnieuw samengevoegd rond de spoelen van een transformator of inductor, zodat het wikkelproces net zo eenvoudig is als bij een gelamineerde kern, terwijl het magnetische materiaal de verliesarme-eigenschappen van een amorfe legering behoudt. Deze vorm wordt veel gebruikt in enkel-fasige transformatoren, hoog-hoogfrequente transformatoren, stroomtransformatoren en filterinductoren.

Waarom amorf materiaal goed presteert

Amorfe legering wordt geproduceerd door gesmolten metaal zo snel af te koelen dat er geen kristallijne structuur ontstaat. Het dunne lint, doorgaans 25-30 µm dik, gecombineerd met een elektrische weerstand van ongeveer 130 µΩ·cm, onderdrukt wervelstromen sterk. De afwezigheid van korrelgrenzen en de lage coërciviteit houden het hysteresisverlies klein. Het resultaat is een zacht magnetisch materiaal met hoge permeabiliteit, laag kernverlies en stabiele prestaties in toepassingen van lijnfrequentie tot tientallen kilohertz. De lage excitatiestroom helpt ook bij het verminderen van hoorbare ruis in veel transformatorontwerpen in vergelijking met conventionele gelamineerde stapels.

Belangrijkste kenmerken

Hoog rendement: hoge permeabiliteit en goede magnetische geleiding verhogen de efficiëntie van de transformator, vooral bij lichte belasting

Laag verlies: wervelstroom- en hysteresisverliezen zijn aanzienlijk lager dan bij korrel-gericht siliciumstaal

Laag geluidsniveau: het materiaal magnetiseert stil, waardoor transformatorontwerpen met laag-geluid voor stedelijke en residentiële locaties worden ondersteund

Veiligheid en milieu: amorfe legering is niet-giftig en volledig recyclebaar, en het gebruik ervan verlaagt het energieverbruik van de apparatuur gedurende de levensduur ervan

Typische afmetingen

Amorfe C-kernen worden gedefinieerd door de kernopbouw (a), vensterbreedte (b), kernhoogte (c), kernbreedte (d) en totale lengte (e, f). GNEE Electric levert standaardconstructies van 9 mm tot 33 mm met raambreedtes van 10 mm tot 40 mm, kernhoogtes van 30 mm tot 105 mm en totale lengtes tot ongeveer 171 mm; toleranties zijn doorgaans ±0,5-1 mm bij de bouw en ±1-5 mm bij de lengte, afhankelijk van de maat. Grotere en afwijkende maten worden op klanttekeningen gemaakt.

Bouw een (mm)	Venster b (mm)	Hoogte c (mm)	Kernbreedte d (mm)	Lengte e (mm)	Lengte f (mm)
9	10	32.8	15	28	50.8
13	15	56	35	41	82
19	25	83	50	63	121
25	40	85	85	90	135
33	40	105	85	106	171

Productieproces

Amorf lint wordt op een rechthoekige doorn gewikkeld tot de vereiste opbouw, uitgegloeid in een magnetisch veld om de magnetische eigenschappen te ontwikkelen, geïmpregneerd met een bindmiddel, in twee helften gesneden en gemalen tot een gecontroleerde spleetkwaliteit. De snijvlakken zijn de magnetische verbindingen, dus hun vlakheid en de montagedruk bepalen de effectieve permeabiliteit van de voltooide kern. Een goede montage houdt de voegopening zo klein mogelijk, doorgaans minder dan 0,05 mm na het slijpen, en de twee helften worden vóór verzending op elkaar afgestemd.

Toepassingen

Een-fasige en drie-fasige distributietransformatoren

Hoogfrequente transformatoren voor vermogenselektronica en omvormers

Stroomtransformatoren en meettransformatoren

Inductoren en filtersmoorspoelen voor UPS en aandrijfsystemen

Reactoren, magnetische versterkers en speciale voedingen

Ontwerp- en verwerkingsnotities

Amorf lint is hard en broos, dus kernen moeten voorzichtig worden behandeld en mogen nooit vallen. Houd bij het monteren van de twee helften de contactvlakken schoon en oefen een gelijkmatige klemdruk uit; overmatige kracht kan de broze lintrand doen barsten. Houd er bij het ontwerpen van schakelingen rekening mee dat amorfe kernen een verzadigingstemperatuur van ongeveer 1,56 T hebben, lager dan siliciumstaal, dus de doorsnede-moet worden aangepast aan de piekfluxdichtheid.

Veelgestelde vragen

Waarom is de kern in twee helften gesplitst?

Door de ring na het uitgloeien te splitsen, kunnen de spoelen eerst op een spoel worden gewikkeld, waarna de twee kernhelften rond de spoel worden gemonteerd. Hierdoor blijven de productiekosten laag, terwijl het grootste deel van het magnetische voordeel van een gesloten kern behouden blijft.

Hoeveel verlies kan een amorfe kern besparen vergeleken met siliciumstaal?

Bij 1,3-1,5 T en 50 Hz vertonen amorfe kernen doorgaans 60-80% minder kernverlies dan conventionele CRGO-kernen. Daarom zijn ze de standaardkeuze voor transformatoren met ultra-laag nullastverlies.

Wat is de maximale bedrijfsfrequentie?

Op Fe-gebaseerde amorfe kernen werken goed tot enkele tientallen kilohertz voor energietoepassingen; daarboven worden nanokristallijne of ferrietmaterialen gewoonlijk geschikter vanwege het resterende verlies bij hoge frequentie.

Is de gezamenlijke kloof van belang voor de prestaties?

Ja. De gezamenlijke opening voegt weerstand toe aan het magnetische circuit. Een slecht geslepen of losjes gemonteerde verbinding vermindert de permeabiliteit en verhoogt de excitatiestroom en het verlies, dus de kwaliteit van de opening is een belangrijke kwaliteitsindicator.

Zijn amorfe C-kernen geschikt voor stroomtransformatoren?

Ja. Hun hoge permeabiliteit en lage verliezen zorgen voor lage verhoudings- en fasefouten, en de gesplitste constructie maakt secundaire wikkeling praktisch.